Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein handgeführtes Elektrowerkzeug mit mindestens einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs, wobei die Antriebseinheit mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor aufweist, und mit einer Leistungselektronik zur gesteuerten Energieversorgung der Antriebseinheit.The present invention relates to a hand-held power tool with at least one drive unit for oscillating drive of an associated insert tool, wherein the drive unit has at least one oscillatory excitation actuator, and with power electronics for controlled power supply of the drive unit.
Aus dem Stand der Technik ist ein derartiges handgeführtes Elektrowerkzeug mit einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs bekannt und z.B. als Schneidgerät mit einem Schneidwerkzeug zum Schneiden von unterschiedlichen Materialien ausgebildet. Die Antriebseinheit weist hierbei einen oder mehrere schwingfähige Anregungsaktoren auf, z.B. scheibenförmige Piezokeramiken, und ist mit einer Leistungselektronik zur gesteuerten Energieversorgung der Antriebseinheit versehen.From the prior art, such a hand-held power tool with a drive unit for oscillating drive of an associated insert tool is known and e.g. designed as a cutting device with a cutting tool for cutting different materials. The drive unit in this case has one or more oscillatable excitation actuators, e.g. disc-shaped piezoceramics, and is provided with a power electronics for controlled power supply of the drive unit.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass der schwingfähige Anregungsaktor sich im Betrieb der Antriebseinheit aufgrund von Dissipationseffekten erwärmen kann, wobei durch eine derartige Erwärmung wiederrum Verluste entstehen können, die einen nachfolgenden Temperaturanstieg zur Folge haben. Somit kann ein Kreislauf entstehen, der zu einer Beschädigung und unter Umständen sogar zu einer thermischen Zerstörung der Antriebseinheit und somit des handgeführten Elektrowerkzeugs führen kann.A disadvantage of the prior art is that the oscillatory excitation actuator can heat up during operation of the drive unit due to dissipation effects, which in turn can be caused by such heating losses that have a subsequent increase in temperature result. Thus, a cycle can arise, which can lead to damage and possibly even to a thermal destruction of the drive unit and thus the hand-held power tool.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neues handgeführtes Elektrowerkzeug mit einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs bereit zu stellen, bei dem eine unkontrollierte Erwärmung der Antriebseinheit und dadurch resultierende Verluste aufgrund von Dissipationseffekten im Betrieb der Antriebseinheit zumindest weitgehend verhindert werden können.An object of the invention is therefore to provide a new hand-held power tool with a drive unit for oscillating drive an associated application tool, in which uncontrolled heating of the drive unit and resulting losses due to dissipation effects during operation of the drive unit can be at least largely prevented.
Dieses Problem wird gelöst durch ein handgeführtes Elektrowerkzeug mit mindestens einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs, wobei die Antriebseinheit mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor aufweist, und mit einer Leistungselektronik zur gesteuerten Energieversorgung der Antriebseinheit. Eine Messeinheit ist vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, auf der Basis von Betriebsparametern der Leistungselektronik eine sensorlose Bestimmung einer jeweils aktuellen Betriebstemperatur der Antriebseinheit zu ermöglichen.This problem is solved by a hand-held power tool with at least one drive unit for oscillating drive of an associated application tool, wherein the drive unit has at least one oscillatory excitation actuator, and with power electronics for controlled power supply of the drive unit. A measuring unit is provided, which is designed to enable a sensorless determination of a particular current operating temperature of the drive unit on the basis of operating parameters of the power electronics.
Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines handgeführten Elektrowerkzeugs, bei dem im Betrieb eine unkontrollierte Erwärmung der Antriebseinheit und dadurch resultierende Verluste zumindest weitgehend verhindert werden können, so dass eine verlängerte Antriebseinheits-Lebensdauer erreicht werden kann.The invention thus makes it possible to provide a hand-held power tool, in which an uncontrolled heating of the drive unit and resulting losses can be at least largely prevented during operation, so that a prolonged drive unit life can be achieved.
Die Betriebsparameter der Leistungselektronik umfassen bevorzugt zumindest eine Ausgangsspannung der Leistungselektronik, einen Ausgangsstrom der Leistungselektronik und eine vorgegebene Betriebsfrequenz zum Betrieb der Leistungselektronik.The operating parameters of the power electronics preferably include at least one output voltage of the power electronics, an output current of the power electronics and a predetermined operating frequency for operating the power electronics.
Somit können sicher und zuverlässig erfassbare Betriebsparameter für die Bestimmung der Betriebstemperatur Anwendung finden.Thus, safely and reliably detectable operating parameters can be used for determining the operating temperature.
Vorzugsweise weist die Messeinheit zumindest eine Temperaturbestimmungseinheit zur sensorlosen Temperaturbestimmung und eine Temperaturkompensationseinheit zur Temperaturkompensation auf.Preferably, the measuring unit has at least one temperature determination unit for sensorless temperature determination and a temperature compensation unit for temperature compensation.
Somit kann sowohl eine Temperaturbestimmung, als auch eine Temperaturkompensation mit einer einfachen und kompakten Messeinheit ausgeführt werden.Thus, both a temperature determination, as well as a temperature compensation can be performed with a simple and compact measuring unit.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Temperaturbestimmungseinheit dazu ausgebildet, die jeweils aktuelle Betriebstemperatur der Antriebseinheit aus einer temperaturbedingten Änderung einer Antiresonanzfrequenz oder Resonanzfrequenz der Antriebseinheit zu bestimmen.According to one embodiment, the temperature determination unit is designed to determine the respectively current operating temperature of the drive unit from a temperature-dependent change of an antiresonance frequency or resonance frequency of the drive unit.
Die Erfindung ermöglicht somit eine sichere und zuverlässige Bestimmung der aktuellen Betriebstemperatur.The invention thus enables a safe and reliable determination of the current operating temperature.
Die Temperaturbestimmungseinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, die jeweils aktuelle Betriebstemperatur im phasengeregelten Betrieb der Antriebseinheit zu bestimmen, in dem die Antiresonanzfrequenz oder Resonanzfrequenz einer jeweils aktuellen Betriebsfrequenz der Leistungselektronik entspricht.The temperature determination unit is preferably designed to determine the respectively current operating temperature in phase-controlled operation of the drive unit, in which the antiresonance frequency or resonant frequency corresponds to a respectively current operating frequency of the power electronics.
Somit kann eine einfache und präzise Bestimmung der aktuellen Betriebstemperatur ermöglicht werden.Thus, a simple and accurate determination of the current operating temperature can be made possible.
Vorzugsweise ist die Temperaturbestimmungseinheit dazu ausgebildet, die sensorlose Temperaturbestimmung im lastfreien Betrieb der Antriebseinheit auszuführen.Preferably, the temperature determination unit is designed to carry out the sensorless temperature determination in load-free operation of the drive unit.
Somit kann eine sichere und zuverlässige Temperaturbestimmung ermöglicht werden.Thus, a safe and reliable temperature determination can be made possible.
Die Temperaturbestimmungseinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, auf der Basis einer Wirkleistung der Antriebseinheit ein Vorliegen des lastfreien Betriebs zu bestimmen. The temperature determination unit is preferably designed to determine the presence of the load-free operation on the basis of an active power of the drive unit.
Somit kann eine schnelle und unkomplizierte Bestimmung des lastfreien Betriebs erreicht werden.Thus, a fast and uncomplicated determination of the load-free operation can be achieved.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Einrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die jeweils aktuelle Betriebstemperatur in Abhängigkeit von der Antiresonanzfrequenz oder Resonanzfrequenz und einer einer Anfangstemperatur zugeordneten Referenzbetriebsfrequenz zu bestimmen.According to one embodiment, a device is provided which is designed to determine the respectively current operating temperature as a function of the anti-resonant frequency or resonant frequency and a reference operating frequency assigned to an initial temperature.
Somit kann eine einfache und genaue Bestimmung der jeweiligen Betriebstemperatur erreicht werden.Thus, a simple and accurate determination of the respective operating temperature can be achieved.
Die Temperaturkompensationseinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, die Temperaturkompensation durch eine Bestimmung einer Ansteuerspannung oder eines Ansteuerstroms für die Leistungselektronik auf der Basis der jeweils aktuellen Betriebstemperatur zu ermöglichen.The temperature compensation unit is preferably designed to enable the temperature compensation by determining a drive voltage or a drive current for the power electronics on the basis of the respective current operating temperature.
Somit kann eine exakte und unkomplizierte Temperaturkompensation ermöglicht werden.Thus, an exact and uncomplicated temperature compensation can be made possible.
Vorzugsweise ist die Temperaturkompensationseinheit dazu ausgebildet, eine Leistungsbegrenzung einer Wirkleistung der Antriebseinheit und/oder eine Unterspannungsbegrenzung der Versorgungsspannung auszuführen.Preferably, the temperature compensation unit is designed to execute a power limitation of an active power of the drive unit and / or an undervoltage limitation of the supply voltage.
Somit kann auf einfache Art und Weise eine thermische Zerstörung des Elektrowerkzeugs durch eine überhöhte Wirkleistung und/oder einer zu kleinen Versorgungsspannung zumindest weitgehend verhindert werden.Thus, in a simple manner, a thermal destruction of the power tool by an excessive active power and / or a too small supply voltage can be at least largely prevented.
Bevorzugt ist die Temperaturkompensationseinheit dazu ausgebildet, aus dem Sollwert der Ansteuerspannung oder des Ansteuerstroms und Sollwertänderungen der Leistungs- und Unterspannungsbegrenzung einen Sollwert einer Amplitude zu bestimmen, der ein Maß für die Schwingungsamplitude der Antriebseinheit ist.Preferably, the temperature compensation unit is designed to determine from the setpoint value of the drive voltage or the drive current and setpoint changes of the power and undervoltage limitation a desired value of an amplitude, which is a measure for the oscillation amplitude of the drive unit.
Somit kann eine unkomplizierte und exakte Ermittlung eines Maßes der Schwingungsamplitude der Antriebseinheit erreicht werden.Thus, an uncomplicated and accurate determination of a measure of the vibration amplitude of the drive unit can be achieved.
Die Leistungselektronik weist bevorzugt mindestens einen Wechselrichter auf, dem mindestens ein Pulssignalgenerator zugeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal für den Wechselrichter bereitzustellen, um eine Erzeugung einer Versorgungsspannung für die Antriebseinheit auf der Basis des Steuersignals zu ermöglichen.The power electronics preferably has at least one inverter, which is assigned at least one pulse signal generator, which is designed to provide a control signal for the inverter, in order to enable generation of a supply voltage for the drive unit on the basis of the control signal.
Somit kann auf einfache Art und Weise ein Steuersignal für die Antriebseinheit bereitgestellt werden.Thus, a control signal for the drive unit can be provided in a simple manner.
Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines handgeführten Elektrowerkzeugs, wobei das Elektrowerkzeug mit mindestens einer Antriebseinheit zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs versehen ist, wobei die Antriebseinheit mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor aufweist, und wobei das Elektrowerkzeug mit einer Leistungselektronik zur gesteuerten Energieversorgung der Antriebseinheit versehen ist. Auf der Basis von Betriebsparametern der Leistungselektronik wird eine sensorlose Bestimmung einer jeweils aktuellen Betriebstemperatur der Antriebseinheit mittels einer Messeinheit des Elektrowerkzeugs ausgeführt.The above-mentioned problem is also solved by a method for operating a hand-held power tool, wherein the power tool is provided with at least one drive unit for oscillating drive of an associated application tool, wherein the drive unit has at least one oscillatory excitation actuator, and wherein the power tool with a power electronics for controlled Power supply of the drive unit is provided. On the basis of operating parameters of the power electronics, a sensorless determination of a respectively current operating temperature of the drive unit is carried out by means of a measuring unit of the power tool.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:
1 eine schematische Ansicht eines mit einer Messeinheit und einer Leistungselektronik versehenen, handgeführten Elektrowerkzeugs gemäß der Erfindung, 1 a schematic view of a provided with a measuring unit and a power electronics, hand-held power tool according to the invention,
2a eine schematische Ansicht des handgeführten Elektrowerkzeugs von 1 mit der gemäß einer ersten Ausführungsform zum Resonanzfrequenz-Betrieb ausgebildeten Leistungselektronik und Messeinheit, 2a a schematic view of the hand-held power tool of 1 with the power electronics and the measuring unit designed for resonant frequency operation according to a first embodiment,
2b eine schematische Ansicht des handgeführten Elektrowerkzeugs von 1 mit der gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Antiresonanzfrequenz-Betrieb ausgebildeten Leistungselektronik und Messeinheit, 2 B a schematic view of the hand-held power tool of 1 with the power electronics and measuring unit designed according to a second embodiment for anti-resonant frequency operation,
3a eine schematische Ansicht der gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Messeinheit von 2a, und 3a a schematic view of the formed according to the first embodiment of the measuring unit of 2a , and
3b eine schematische Ansicht der gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Messeinheit von 2b. 3b a schematic view of the formed according to the second embodiment of the measuring unit of 2 B ,
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
1 zeigt ein handgeführtes Elektrowerkzeug 100 gemäß der Erfindung, das bevorzugt nach Art eines piezoelektrisch betriebenen Ultraschallschwingsystems ausgebildet ist. Das handgeführte Elektrowerkzeug 100 ist mit mindestens einer Leistungselektronik 20 zur gesteuerten Energieversorgung einer Antriebseinheit 7 versehen, die zum schwingenden Antrieb eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs 77 ausgebildet ist und hierzu mindestens einen schwingfähigen Anregungsaktor 17 aufweist. Bevorzugt wird die Leistungselektronik 20 mit einer konstanten Versorgungsspannung UV von einer Energiequelle 1 versorgt, die bevorzugt netzunabhängig mit einem Akku ausgebildet ist. Jedoch könnte die Energiequelle 1 auch netzabhängig ausgebildet sein. 1 shows a hand-held power tool 100 according to the invention, which is preferably designed in the manner of a piezoelectrically operated ultrasonic vibration system. The hand-held power tool 100 is with at least one power electronics 20 for the controlled power supply of a drive unit 7 provided to the oscillating drive of an associated insert tool 77 is formed and this at least one oscillatory excitation actuator 17 having. The power electronics are preferred 20 with a constant supply voltage U V from an energy source 1 supplied, which is preferably formed network independent with a battery. However, the source of energy could be 1 also be designed network-dependent.
Das handgeführte Elektrowerkzeug 100 kann z.B. nach Art eines Schneidgeräts zum Schneiden von unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein, bei dem das Einsatzwerkzeug 77 von einem Schneidwerkzeug, insbesondere einer Klinge ausgebildet wird. Hierbei kann die Antriebseinheit 7 als schwingfähige Anregungsaktoren 17 z.B. scheibenförmige Piezokeramiken aufweisen, sodass das handgeführte Elektrowerkzeug 100 ein sogenanntes Piezomesser bzw. einen Piezo-Cutter ausbildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Piezomesser bzw. -Cutter eingeschränkt ist sondern vielmehr bei beliebigen Ultraschallschwingsystemen Anwendung finden kann.The hand-held power tool 100 may be formed, for example, in the manner of a cutting device for cutting different materials, wherein the insert tool 77 is formed by a cutting tool, in particular a blade. Here, the drive unit 7 as oscillatory excitation actuators 17 For example, have disk-shaped piezoceramics, so that the hand-held power tool 100 a so-called piezometer or a piezo-cutter is formed. It should be noted, however, that the present invention is not limited to such piezome knives or cutters but rather may find application in any ultrasonic vibrating systems.
Gemäß einer Ausführungsform weist das handgeführte Elektrowerkzeug 100 eine Messeinheit 13 auf, die dazu ausgebildet ist, auf der Basis von Betriebsparametern UP, IP, fBstell der Leistungselektronik 20 eine sensorlose Bestimmung einer jeweils aktuellen Betriebstemperatur (TKrek in 3a) der Antriebseinheit 7 zu ermöglichen. Die Betriebsparameter UP, IP, fBstell umfassen vorzugsweise zumindest eine Ausgangsspannung UP der Leistungselektronik 20, einen Ausgangsstrom IP der Leistungselektronik 20 und eine Betriebsfrequenz fBstell zum Betrieb der Leistungselektronik 20. According to one embodiment, the hand-held power tool 100 a measurement unit 13 on, which is adapted to on the basis of operating parameters U P , I P , f Bstell the power electronics 20 a sensorless determination of a respective current operating temperature (T Krek in 3a ) of the drive unit 7 to enable. The operating parameters U P , I P , f Bset preferably comprise at least one output voltage U P of the power electronics 20 , an output current I P of the power electronics 20 and an operating frequency f Bstell for operating the power electronics 20 ,
Bevorzugt weist die Messeinheit 13 zumindest eine Temperaturbestimmungseinheit 220 zur sensorlosen Temperaturbestimmung der jeweils aktuellen Betriebstemperatur (TKrek in 3a) der Antriebseinheit 7 und eine Temperaturkompensationseinheit 230 zur Temperaturkompensation dieser jeweils aktuellen Betriebstemperatur auf. Die Temperaturkompensation erfolgt bevorzugt über eine erfindungsgemäße Steuerung der Leistungselektronik 20. Hierzu erzeugt die Messeinheit 13 im Resonanzfrequenz-Betrieb einen Sollwert eines Ansteuerstroms IS0soll und im Antiresonanzfrequenz-Betrieb einen Sollwert einer Ansteuerspannung UA0soll für die Leistungselektronik 20. Die Leistungselektronik 20 wird bei 2a und 2b näher beschrieben und die Messeinheit 13 wird bei 3a und 3b näher beschrieben.Preferably, the measuring unit 13 at least one temperature determination unit 220 for sensorless temperature determination of the current operating temperature (T Krek in 3a ) of the drive unit 7 and a temperature compensation unit 230 for temperature compensation of this respective current operating temperature. The temperature compensation is preferably carried out via an inventive control of the power electronics 20 , For this the measuring unit generates 13 in resonant frequency operation, a desired value of a drive current I S0soll and anti-resonant frequency operation, a desired value of a drive voltage U A0soll for the power electronics 20 , The power electronics 20 is at 2a and 2 B described in more detail and the measuring unit 13 is at 3a and 3b described in more detail.
2a zeigt einen gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildeten Abschnitt 200 des handgeführten Elektrowerkzeugs 100 von 1, mit der Energiequelle 1, der Messeinheit 13, der Leistungselektronik 20 und der Antriebseinheit 7. Die Leistungselektronik 20 und die Messeinheit 13 sind gemäß der ersten Ausführungsform für einen Resonanzfrequenz-Betrieb ausgebildet, wie nachfolgend beschrieben. 2a shows a formed according to a first embodiment portion 200 of the hand-held power tool 100 from 1 , with the energy source 1 , the measurement unit 13 , the power electronics 20 and the drive unit 7 , The power electronics 20 and the measurement unit 13 are designed according to the first embodiment for a resonance frequency operation, as described below.
Bevorzugt ist die Leistungselektronik 20 nach Art eines Resonanzstromrichters ausgebildet, der dazu dient, die Antriebseinheit 7 möglichst stabil und robust zu halten, d.h. zumindest weitgehend unabhängig von sich ändernden Umgebungsund Lastbedingungen sowie verlustarm in ihrem Resonanzpunkt mit einer vorgegebenen Schwingungsamplitude zu betreiben. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können jedoch auch andere Arten von Resonanzstromrichter verwendet werden.The power electronics are preferred 20 designed in the manner of a resonant converter, which serves the drive unit 7 To hold as stable and robust as possible, ie at least largely independent of changing ambient and load conditions and low-loss in their resonance point to operate with a predetermined amplitude of vibration. However, depending on the chosen embodiment, other types of resonant power converters may be used.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Leistungselektronik 20 mindestens einen Wechselrichter 2 auf, dem mindestens ein Pulssignalgenerator 3 zugeordnet ist. Dieser ist dazu ausgebildet, Steuersignale ZW1, ZW2, ZW3, ZW4 für den Wechselrichter 2 bereitzustellen, um eine Erzeugung einer Versorgungsspannung UP für die Antriebseinheit 7 auf der Basis der Steuersignale ZW1, ZW2, ZW3, ZW4 zu ermöglichen. Bevorzugt formt der Wechselrichter 2 abhängig von den Steuersignalen ZW1, ZW2, ZW3, ZW4 die von der Energiequelle 1 bereitgestellte Versorgungsspannung UV in eine pulsförmige Spannung UT um. Diese weist die Form von Spannungspulsen, d.h. die Form eines pulsweitenmodulierten Spannungssignals, dessen Spannungs-Zeit-Fläche proportional zu einer Amplitude einer Grundwelle der Versorgungsspannung UV im Spannungs-Zeit-Signal ist, auf. Der Wechselrichter 2 liefert die Spannung UT mit einer Stromstärke IT, die von dem von der Energiequelle 1 bereitgestellten Versorgungsstrom IV abgeleitet ist, an einen Transformator 4.According to one embodiment, the power electronics 20 at least one inverter 2 on, the at least one pulse signal generator 3 assigned. This is designed to control signals Z W1 , Z W2 , Z W3 , Z W4 for the inverter 2 provide for a generating a supply voltage U P for the drive unit 7 on the basis of the control signals Z W1 , Z W2 , Z W3 , Z W4 . Preferably, the inverter forms 2 depending on the control signals Z W1 , Z W2 , Z W3 , Z W4 that of the power source 1 Provided supply voltage U V in a pulse-shaped voltage U T to. This has the form of voltage pulses, ie the shape of a pulse width modulated voltage signal whose voltage-time surface is proportional to an amplitude of a fundamental wave of the supply voltage U V in the voltage-time signal on. The inverter 2 provides the voltage U T with a current intensity I T , that of the energy source 1 supplied supply current I V is derived, to a transformer 4 ,
Der Transformator 4 transformiert die vergleichsweise niedrige Spannung UT mit einem vergleichsweise hohen Strom IT in eine vergleichsweise große Ausgangs-Spannung UF mit einem vergleichsweise niedrigen Ausgangs-Strom IF und liefert diese an einen Leistungsfilter 5. Dieser hat die Aufgabe, im Wechselrichter 2 erzeugte Oberwellen in der Spannung UT und dem Strom IT, bzw. der Ausgangs-Spannung UF und dem Ausgangs-Strom IF, zu dämpfen. Somit können eine zumindest weitgehend oberwellenarme Ansteuerspannung UM und ein möglichst oberwellenarmer Ansteuerstrom IM erzeugt werden.The transformer 4 transforms the comparatively low voltage U T with a comparatively high current I T in a comparatively large output voltage U F with a comparatively low output current I F and supplies them to a power filter 5 , This has the task in the inverter 2 generated harmonics in the voltage U T and the current I T , and the output voltage U F and the output current I F , to attenuate. Thus, an at least largely harmonic drive voltage U M and a possible low harmonic drive current I M can be generated.
Ein Messkreis 6 ist zwischen dem Leistungsfilter 5 und der Antriebseinheit 7 angeordnet, der zur zumindest im Wesentlichen verlustarmen simultanen Messung der Ansteuerspannung UM und des Ansteuerstroms IM dient, um diese dann als Ausgangsspannung UP und Ausgangsstrom IP der Antriebseinheit 7 zuzuführen. Hierbei erzeugt der Messkreis 6 eine Messspannung UU für die Ansteuerspannung UM und eine Messspannung UI für den Ansteuerstroms IM, die einer analogen Signalelektronik 8 zugeführt werden und von dieser bevorzugt zumindest im Wesentlichen verlustfrei verarbeitet und ausgangsseitig in gefilterte Messspannungen UUP und UIP umgeformt werden. A measuring circle 6 is between the power filter 5 and the drive unit 7 arranged, which is used for at least substantially low-loss simultaneous measurement of the drive voltage U M and the drive current I M , to this then as output voltage U P and output current I P of the drive unit 7 supply. Here, the measuring circuit generates 6 a measurement voltage U U for the drive voltage U M and a measurement voltage U I for the drive current I M , the an analog signal electronics 8th be supplied and processed by this preferably at least substantially lossless and the output side are converted into filtered measuring voltages U UP and U IP .
Die analoge Signalelektronik 8 ist an eine bevorzugt mit mindestens einem A/D-Wandler versehene digitale Messwertkorrektur 9 angeschlossen und liefert dieser die gefilterten Messspannungen UUP und UIP. Abhängig von einer jeweils gewählten Ausbildung der Leistungselektronik 20 kann jedoch auch auf die digitale Messwertkorrektur 9 verzichtet werden. Die digitale Messwertkorrektur 9 ist dazu ausgebildet, auf Basis einer Betriebsfrequenz fB der Leistungselektronik 20 ein Offset aus den Messspannungen UUP und UIP zu entfernen und eine Messwertverstärkung auszuführen, um verstärkte und korrigierte digitale Messwerte UPF und IPF an eine digitale Signalverarbeitung 10 weiterzuleiten.The analog signal electronics 8th is to a preferably provided with at least one A / D converter digital measurement correction 9 connected and provides this the filtered measuring voltages U UP and U IP . Depending on a selected training of the power electronics 20 However, it can also affect the digital reading correction 9 be waived. The digital measured value correction 9 is designed to be based on an operating frequency f B of the power electronics 20 to remove an offset from the measurement voltages U UP and U IP and to perform a measurement gain to amplified and corrected digital measurements U PF and I PF to a digital signal processing 10 forward.
In der digitalen Signalverarbeitung 10 werden aus den korrigierten Messwerten UPF und IPF relevante Grundwelleninformationen in Form einer Amplitude IS0 eines Bewegungsstrom IS und einer Phase φYS einer zugeordneten Bewegungsadmittanz ermittelt, die ein Maß für eine jeweils aktuelle Schwingungsamplitude der Antriebseinheit 7, d.h. der Ultraschallschwingeinheit, sind. Der Begriff Bewegungsstrom IS bezeichnet den Strom, der durch entsprechende Bewegungskomponenten des Anregungsaktors 17 in 1 erzeugt wird, z.B. durch scheibenförmige Piezokeramiken des Anregungsaktors 17.In digital signal processing 10 fundamental wave information relevant to the corrected measured values U PF and I PF is determined in the form of an amplitude I S0 of a movement current I S and a phase φ YS of an assigned motion admittance, which is a measure of a respectively current oscillation amplitude of the drive unit 7 , ie the ultrasonic vibration unit, are. The term motive current I S denotes the current which is generated by corresponding motion components of the excitation actuator 17 in 1 is generated, for example by disk-shaped piezoceramics of the excitation 17 ,
Die Amplitude IS0 des Bewegungsstroms IS und die Phase φYS der zugeordneten Bewegungsadmittanz werden bevorzugt einer digitalen Regelung 11 zugeführt. Diese verwendet zur Ermittlung eines Modulationsgrad-Sollwerts Msoll und einer jeweils vorzugebenden Betriebsfrequenz fBstell vorgegebene Sollwerte für die Amplitude IS0soll des Bewegungsstroms IS und der Phase φYSsoll. Hierbei liefert bevorzugt die illustrativ eingangsseitig mit der Energiequelle 1 und ausgangsseitig mit der Antriebseinheit 7 verbundene Messeinheit 13, die in der 3a näher beschrieben wird, die Sollwerte für die Amplitude IS0soll des Bewegungsstroms IS, die die Messeinheit 13 zumindest auf Basis der Versorgungsspannung UV der Energiequelle 1 sowie der an die Antriebseinheit 7 angelegten Ausgangsspannung UP und dem Ausgangsstrom IP des Messkreises 6 bestimmt. Durch einen Vergleich der Amplitude IS0 und der Phase φYS mit den Sollwerten für die Amplitude IS0soll und die Phase φYSsoll ermittelt die digitale Regelung 11 dann den Modulationsgrad-Sollwert Msoll und die jeweils vorzugebende Betriebsfrequenz fBstell, die nachfolgend einer Stellgrößenquantisierung 12 zugeführt werden.The amplitude I S0 of the movement current I S and the phase φ YS of the assigned motion admittance are preferably a digital control 11 fed. This is used for determining a modulation degree command value M to one and each presettable operating frequency f BstEII predetermined desired values for the amplitude I of the motion S0soll current I S and the phase φ YSsoll. In this case, the illustrative input side preferably supplies with the energy source 1 and on the output side with the drive unit 7 connected measuring unit 13 in the 3a is described in more detail, the setpoint values for the amplitude I S0soll of the movement current I S , the measuring unit 13 at least based on the supply voltage U V of the energy source 1 as well as to the drive unit 7 applied output voltage U P and the output current I P of the measuring circuit 6 certainly. By comparing the amplitude I S0 and the phase φ YS with the setpoint values for the amplitude I S0soll and the phase φ YSsoll, the digital control determines 11 then the modulation degree setpoint M soll and the respective to be given operating frequency f Bstell , the following a manipulated variable quantization 12 be supplied.
Die Stellgrößenquantisierung 12 beschreibt Quantisierungseffekte in Stellgrößen des Pulssignalgenerators 3 aufgrund der endlichen Zeitauflösung und Zahlendarstellung einer zumindest von der digitalen Messwertkorrektur 9, der digitalen Signalverarbeitung 10, der digitalen Regelung 11 und der Stellgrößenquantisierung 12 ausgebildeten, digitalen Schaltung. Hierbei bestimmt die Stellgrößenquantisierung 12 die Betriebsfrequenz fB und einen Modulationsgrad M für den Pulssignalgenerator 3 auf Basis des Modulationsgrad-Sollwerts Msoll und der jeweils vorzugebenden Betriebsfrequenz fBstell. Die Betriebsfrequenz fB wird im geregelten Betrieb der Leistungselektronik 20 durch den Phasennulldurchgang der Bewegungsadmittanz festgelegt, der sich aus dem Frequenzgang der Bewegungsadmittanz nach folgender Formel ermitteln lässt: YS(Ω) = IS(Ω)/UP(Ω). Die digitale Schaltung, d.h. zumindest die digitale Messwertkorrektur 9, die digitale Signalverarbeitung 10, die digitale Regelung 11 und die Stellgrößenquantisierung 12, ist vorzugsweise auf einen Mikrocontroller implementiert. Abhängig von einer gewählten technischen Realisierung kann hierbei auf die Stellgrößenquantisierung 12 verzichtet werden.The manipulated variable quantization 12 describes quantization effects in manipulated variables of the pulse signal generator 3 due to the finite time resolution and number representation of at least one of the digital measured value correction 9 , the digital signal processing 10 , the digital regulation 11 and the manipulated variable quantization 12 trained, digital circuit. In this case, the manipulated variable quantization determines 12 the operating frequency f B and a modulation degree M for the pulse signal generator 3 on the basis of the modulation degree setpoint M soll and the respectively to be given operating frequency f Bstell . The operating frequency f B is in the regulated operation of the power electronics 20 is determined by the phase zero crossing of the motion admittance, which can be determined from the frequency response of the motion admittance according to the following formula: Y S (Ω) = IS (Ω) / UP (Ω). The digital circuit, ie at least the digital measured value correction 9 , the digital signal processing 10 , the digital scheme 11 and the manipulated variable quantization 12 , is preferably implemented on a microcontroller. Depending on a selected technical realization, the manipulated variable quantization can be used here 12 be waived.
Der digitale Pulssignalgenerator 3 aktiviert über die Steuersignale ZW1, ZW2, ZW3, ZW4 vier Schalttransistoren des Wechselrichters 2, so dass von diesem wie oben beschrieben mit Spannungspulsen die pulsförmige Spannung UT erzeugt werden kann. Abhängig von der gewählten Anzahl der Schalttransistoren des Wechselrichters 2 weist der digitale Pulssignalgenerator 3 hierbei mehr oder weniger Steuersignale ZW1, ZW2, ZW3, ZW4 auf. Bei einer vorgegebenen Anzahl > 2 von Stützstellen pro Periode der pulsförmigen Spannung UT erfordert die von der digitalen Schaltung, d.h. zumindest der digitalen Messwertkorrektur 9, der digitalen Signalverarbeitung 10, der digitalen Regelung 11 und der Stellgrößenquantisierung 12 ausgeführte, digitale Signalverarbeitung eine exakte Erfassung einer Signalperiode, so dass eine Abtastfrequenz des bzw. der A/D-Wandler der digitalen Messwertkorrektur 9 an die Betriebsfrequenz fB gekoppelt werden sollte. Die digitale Schaltung weist somit eine variable Abtastrate auf, die an die Betriebsfrequenz fB angepasst wird. Dazu wird von der Stellgrößenquantisierung 12 die Betriebsfrequenz fB sowohl an die digitale Signalverarbeitung 10 als auch an die Messwertkorrektur 9 als Stellwert zugeführt. The digital pulse signal generator 3 activated via the control signals Z W1 , Z W2 , Z W3 , Z W4 four switching transistors of the inverter 2 , so that from this as described above with voltage pulses, the pulse-shaped voltage U T can be generated. Depending on the selected number of switching transistors of the inverter 2 indicates the digital pulse signal generator 3 In this case, more or fewer control signals Z W1 , Z W2 , Z W3 , Z W4 . For a given number> 2 of nodes per period of the pulse-shaped voltage U T requires that of the digital circuit, ie at least the digital measurement correction 9 , the digital signal processing 10 , the digital regulation 11 and the manipulated variable quantization 12 executed, digital signal processing an exact detection of a signal period, so that a sampling frequency of the A / D converter of the digital measurement correction 9 should be coupled to the operating frequency f B. The digital circuit thus has a variable sampling rate, which is adapted to the operating frequency f B. This is done by the manipulated variable quantization 12 the operating frequency f B both to the digital signal processing 10 as well as the measured value correction 9 supplied as a control value.
2b zeigt einen gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildeten Abschnitt 201 des handgeführten Elektrowerkzeugs 100 von 1, mit der Energiequelle 1, der Messeinheit 13, der Leistungselektronik 20 und der Antriebseinheit 7. Die Leistungselektronik 20 und die Messeinheit 13 sind gemäß der zweiten Ausführungsform für einen Antiresonanzfrequenz-Betrieb ausgebildet, wie nachfolgend beschrieben. Hierbei entsprechen die gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildete Leistungselektronik 20 und Messeinheit 13 weitgehend der bei 2a beschriebenen und gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Leitungselektronik 20 und Messeinheit 13, sodass nachfolgend zwecks Knappheit der Beschreibung lediglich die Unterschiede zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben werden. 2 B shows a formed according to a second embodiment portion 201 of the hand-held power tool 100 from 1 , with the energy source 1 , the measurement unit 13 , the power electronics 20 and the drive unit 7 , The power electronics 20 and the measurement unit 13 are designed according to the second embodiment for an anti-resonance frequency operation, as described below. In this case, the power electronics designed according to the second embodiment correspond 20 and measurement unit 13 largely at 2a described and according to the first Embodiment formed line electronics 20 and measurement unit 13 so that for the sake of brevity of description, only the differences between the first and second embodiments will be described below.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform von 2a werden gemäß der zweiten Ausführungsform nicht die Amplitude IS0 des Bewegungsstroms IS und die Phase φYS der zugeordneten Bewegungsadmittanz von der digitalen Regelung 11 verarbeitet, sondern eine von der digitalen Signalverarbeitung 10 bereitgestellte Amplitude UA0 einer Ansteuerspannung UA sowie eine Phase φZA einer entsprechenden Antiresonanzimpedanz. Darüber hinaus vergleicht die digitale Regelung 11 gemäß der zweiten Ausführungsform die bereitgestellte Amplitude UA0 der Ansteuerspannung UA und die Phase φZA der Antiresonanzimpedanz im Gegensatz zur ersten Ausführungsform von 2a nicht mit den Sollwerten für die Amplitude IS0soll und die Phase φYSsoll, sondern mit Sollwerten UA0soll für die Ansteuerspannung UA bzw. φZAsoll für die Phase φZA verglichen, wobei zumindest der Sollwerte UA0soll analog zum Sollwert IS0soll gemäß 2a von der Messeinheit 13 geliefert wird. In contrast to the first embodiment of 2a According to the second embodiment, the amplitude I S0 of the movement current I S and the phase φ YS of the assigned motion admittance from the digital control will not 11 but one of the digital signal processing 10 provided amplitude U A0 a drive voltage U A and a phase φ ZA a corresponding anti-resonance impedance. In addition, the digital regulation compares 11 According to the second embodiment, the provided amplitude U A0 of the drive voltage U A and the phase φ ZA of the anti-resonance impedance in contrast to the first embodiment of 2a not with the setpoints for the amplitude I S0soll and the phase φ YSsoll , but with setpoints U A0soll for the drive voltage U A and φ ZAsoll for the phase φ ZA compared, at least the setpoints U A0soll analogous to the setpoint I S0soll according to 2a from the measurement unit 13 is delivered.
3a zeigt die gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildete Messeinheit 13 von 1 und 2a, die bevorzugt zur sensorlosen Bestimmung einer jeweils aktuellen Betriebstemperatur TKrek der Antriebseinheit 7 von 2a ausgebildet ist. Die Messeinheit 13 weist wie bei 1 beschrieben die Temperaturbestimmungseinheit 220 und die Temperaturkompensationseinheit 230 auf. 3a shows the measuring unit formed according to the first embodiment 13 from 1 and 2a , which preferably for sensorless determination of a respective current operating temperature T Krek the drive unit 7 from 2a is trained. The measuring unit 13 shows as in 1 described the temperature determination unit 220 and the temperature compensation unit 230 on.
Die Temperaturbestimmungseinheit 220 ist bevorzugt dazu ausgebildet, eine jeweils aktuelle Betriebstemperatur TKrek der Antriebseinheit 7 von 2a aus einer temperaturbedingten Änderung von deren Resonanzfrequenz fR zu bestimmen. Vorzugsweise wird die jeweils aktuelle Betriebstemperatur TKrek im phasengeregelten Betrieb der Antriebseinheit 7 bestimmt, in dem die Resonanzfrequenz fR einer jeweils aktuellen Betriebsfrequenz fB der Leistungselektronik 20 von 2a entspricht.The temperature determination unit 220 is preferably adapted to a respective current operating temperature T Krek the drive unit 7 from 2a from a temperature-induced change of their resonant frequency f R to determine. Preferably, the respective current operating temperature T Krek in the phase-controlled operation of the drive unit 7 determines, in which the resonant frequency f R a respective current operating frequency f B of the power electronics 20 from 2a equivalent.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Messeinheit 13 die wie bei 2a beschrieben erzeugte Betriebsfrequenz fBstell zugeführt, die durch einen Frequenzfilter 110 in eine gefilterte Betriebsfrequenz fBfilt gefiltert wird. Dieser Frequenzfilter 110 ist bevorzugt nach Art eines Tiefpassfilters ausgebildet und filtert in der Betriebsfrequenz fBstell enthaltene, hochfrequente Anteile heraus.According to one embodiment, the measuring unit 13 like at 2a described generated operating frequency f Bstell supplied by a frequency filter 110 filtered into a filtered operating frequency f Bfilt . This frequency filter 110 is preferably designed in the manner of a low-pass filter and filters out in the operating frequency f Bstell , high-frequency components out.
Die gefilterte Betriebsfrequenz fBfilt stellt die Eingangsgröße der Temperaturbestimmungseinheit 220 dar, in der die gefilterte Betriebsfrequenz fBfilt vorzugsweise einem als D-Flipflop ausgebildeten Schaltelement 120 zugeführt wird. Dieses ist dazu ausgebildet, im lastfreien Betrieb der Antriebseinheit 7 von 2a die gefilterte Frequenz fBfilt mit einer Abtastfrequenz fSTM, die vorzugsweise 1 Hz beträgt, abzutasten und eine abgetastete Frequenz fBsamp zu erzeugen und einer Einrichtung 180 zuzuführen. Diese Einrichtung 180 ist wiederum dazu ausgebildet, die jeweils aktuelle Betriebstemperatur TKrek in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz fR der Antriebseinheit 7 und einer einer Anfangstemperatur TA, hier illustrativ 25 Grad Celsius, zugeordneten Referenzbetriebsfrequenz fBref zu bestimmen.The filtered operating frequency f Bfilt represents the input of the temperature determination unit 220 in which the filtered operating frequency f Bfilt preferably designed as a D flip-flop switching element 120 is supplied. This is designed to be in load-free operation of the drive unit 7 from 2a the filtered frequency f Bfilt at a sampling frequency f STM , preferably 1 Hz is to sample and produce a sampled frequency f Bsamp and a device 180 supply. This device 180 is in turn designed to the respective current operating temperature T Krek as a function of the resonant frequency f R of the drive unit 7 and a reference operating frequency f Bref assigned to an initial temperature T A , here illustratively 25 degrees Celsius.
Das Vorliegen des lastfreien Betriebs bestimmt die Temperaturbestimmungseinheit 220 bevorzugt auf der Basis einer Wirkleistung PE der Antriebseinheit 7 von 2a, da die Antriebseinheit 7 im Lastfall einen Anstieg der Wirkleistung PE erfährt. Zur Bestimmung des lastfreien Betriebs wird, in einem der Temperaturbestimmungseinheit 220 zugeordneten Schaltelement 130, über die Ausgangsspannung UP und dem Ausgangsstrom IP des Messkreises 6 von 2a, die der Antriebseinheit 7 von 2a zugeführt werden, die elektrische Wirkleistung PE ermittelt. Die Wirkleistung PE wird anschließend in einem bevorzugt als Tiefpassfilter ausgebildeten Leistungsfilter 140 in eine gefilterte Wirkleistung PEfilt umgewandelt und bevorzugt von hochfrequenten Anteilen befreit.The presence of the no-load operation determines the temperature determination unit 220 preferably on the basis of an active power P E of the drive unit 7 from 2a because the drive unit 7 In case of load, an increase in the active power P E learns. To determine the load-free operation, in one of the temperature determination unit 220 associated switching element 130 , via the output voltage U P and the output current I P of the measuring circuit 6 from 2a that of the drive unit 7 from 2a are supplied, the effective electric power P E determined. The active power P E is then in a preferably designed as a low-pass filter power filter 140 converted into a filtered active power P Efilt and preferably freed of high-frequency components.
Die gefilterte Wirkleistung PEfilt wird in einem Schwellwertglied 150 mit einem vorgegebenen Schwellwert PEmin verglichen, wodurch festgestellt wird, ob die Antriebseinheit 7 unter Last arbeitet. Bevorzugt arbeitet die Antriebseinheit 7 von 2a nicht unter Last, falls die gemessene Wirkleistung PE kleiner als der vorgegebene Schwellwert PEmin ist. Des Weiteren weist die Temperaturbestimmungseinheit 220 ein Element 170 auf, das eine der Messeinheit 13 zugeführte Frequenz fSR auf die Abtastfrequenz fSTM umtaktet, bevorzugt heruntertaktet. Diese Abtastfrequenz fSTM wird von einem vorzugsweise als logisches UND-Gatter ausgebildeten Schaltungselement 160 unter vorgegebenen Bedingungen dem Schaltelement 120 zugeführt. Bevorzugte vorgegebene Bedingungen sind, dass vorzugsweise zumindest die Antriebseinheit 7 lastfrei arbeiten sollte und die Abtastfrequenz fSTM von beispielhaft 1Hz am logischen UND-Gatter 160 anliegen sollte. Falls eine dieser beiden Bedingungen nicht erfüllt wird, setzt das logische Und-Gatter 160 die Abtastung der gefilterten Betriebsfrequenz fBfilt vorzugsweise so lange aus, bis diese wieder erfüllt sind. The filtered active power P Efilt is in a threshold value element 150 compared with a predetermined threshold P Emin , thereby determining whether the drive unit 7 working under load. The drive unit preferably works 7 from 2a not under load, if the measured active power P E is less than the predetermined threshold value P Emin . Furthermore, the temperature determination unit 220 an element 170 on, that is one of the measuring unit 13 supplied frequency f SR to the sampling frequency f STM umtaktet, preferably down-clocked. This sampling frequency f STM is provided by a preferably designed as a logical AND gate circuit element 160 under predetermined conditions the switching element 120 fed. Preferred predetermined conditions are that preferably at least the drive unit 7 should work load-free and the sampling frequency f STM of example 1Hz at the logical AND gate 160 should be present. If one of these two conditions is not met, the logical AND gate sets 160 the sampling of the filtered operating frequency f B preferably expires until they are fulfilled again.
Die Temperaturbestimmungseinheit 220 liefert die aktuelle Betriebstemperatur TKrek an die Temperaturkompensationseinheit 230, die die Temperaturkompensation der Antriebseinheit 7 ausführt. Hierbei ist die Temperaturkompensationseinheit 230 bevorzugt dazu ausgebildet, die Temperaturkompensation durch eine Bestimmung des Ansteuerstroms ISsoll im Resonanzfrequenz-Betrieb der Leistungselektronik 20 auf der Basis der jeweils aktuellen Betriebstemperatur TKrek zu ermöglichen. Hierfür ist eine weitere Einrichtung 190 dazu ausgebildet, den jeweils aktuellen Ansteuerstrom ISsoll in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz fR und einem einer Anfangstemperatur TA, hier illustrativ 25 Grad Celsius, zugeordneten Referenzansteuerstrom ISref zu bestimmen.The temperature determination unit 220 supplies the current operating temperature T Krek to the temperature compensation unit 230 that the temperature compensation of the drive unit 7 performs. Here is the temperature compensation unit 230 preferably designed to the temperature compensation by a determination of the drive current I Ssoll in the resonant frequency operation of the power electronics 20 on the basis of the current operating temperature T Krek to allow. For this is another device 190 adapted R and determine the current driving current I Ssoll a function of the resonant frequency f a a starting temperature T A, here illustratively 25 degrees Celsius, associated Referenzansteuerstrom I Sref.
Bevorzugt ist die Temperaturkompensationseinheit 230 dazu ausgebildet, eine Leistungsbegrenzung 240 der Wirkleistung PE der Antriebseinheit 7 und/oder eine Unterspannungsbegrenzung 210 der Versorgungsspannung UV auszuführen. Die Leistungsbegrenzung 240 weist als Eingangsgröße die gefilterte Wirkleistung PEfilt auf und ist dazu ausgebildet, diese gefilterte Wirkleistung PEfilt mit einem vorgegebenen Schwellwert PEmax zu vergleichen. Ist die gefilterte Wirkleistung PEfilt größer als der Schwellwert PEmax, so wird der Ansteuerstrom IS solange reduziert, bis die gefilterte Wirkleistung PEfilt kleiner als der Schwellwert PEmax ist.The temperature compensation unit is preferred 230 designed to be a performance limitation 240 the active power P E of the drive unit 7 and / or an undervoltage limitation 210 the supply voltage U V execute. The power limitation 240 has as input the filtered active power P Efilt and is adapted to compare this filtered active power P Efilt with a predetermined threshold P Emax . If the filtered effective power P Efilt is greater than the threshold value P Emax , then the drive current I S is reduced until the filtered active power P Efilt is less than the threshold value P Emax .
Die Unterspannungsbegrenzung 210 hat als Eingangsgröße die Versorgungsspannung UV und ist bevorzugt dazu ausgebildet, diese mit einem vorgegebenen Schwellwert UVmin zu vergleichen. Ist die Versorgungsspannung UV kleiner als der vorgegebene Schwellwert UVmin, wird der Ansteuerstrom IS solange reduziert, bis die Versorgungsspannung UV größer als der Schwellwert UVmin ist.The undervoltage limitation 210 has as input the supply voltage U V and is preferably designed to compare this with a predetermined threshold value U Vmin . If the supply voltage U V is smaller than the predetermined threshold value U Vmin , the drive current I S is reduced until the supply voltage U V is greater than the threshold value U Vmin .
Darüber hinaus ist die Temperaturkompensationseinheit 230 dazu ausgebildet, aus dem Sollwert des Ansteuerstroms ISsoll und den Sollwertänderungen der Leistungs- und Unterspannungsbegrenzung 240, 210 den Sollwert der Amplitude IS0soll zu bestimmen, der wie bei 2a beschrieben ein Maß für die Schwingungsamplitude der Antriebseinheit 7 von 2a ist und der digitalen Regelung 11 der Leistungselektronik 20 von 2a zugeführt wird.In addition, the temperature compensation unit 230 designed to from the setpoint of the drive current I Ssoll and the setpoint changes the power and undervoltage limit 240 . 210 To determine the setpoint of the amplitude I S0soll , as in 2a described a measure of the vibration amplitude of the drive unit 7 from 2a is and the digital scheme 11 the power electronics 20 from 2a is supplied.
3b zeigt die gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildete Messeinheit 13 von 1 und 2b, die im Wesentlichen der gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Messeinheit 13 von 3a entspricht, sodass nachfolgend zwecks Knappheit der Beschreibung lediglich die Unterschiede zur besagten ersten Ausführungsform beschrieben werden. 3b shows the measuring unit formed according to the second embodiment 13 from 1 and 2 B essentially the measuring unit formed according to the first embodiment 13 from 3a corresponds so that in the following for the sake of brevity of the description, only the differences from said first embodiment will be described.
Im Gegensatz zur gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Messeinheit 13 von 3a wird in der gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Messeinheit 13 für die in der Einrichtung 180 verwendete Referenzbetriebsfrequenz fBref anstelle der Resonanzfrequenz fR von 3a eine bei einer vorgegebenen Anfangstemperatur TA, hier illustrativ 25 Grad Celsius, vorliegende Antiresonanzfrequenz fA der Antriebseinheit 7 von 2b verwendet. Darüber hinaus bestimmt die Einrichtung 190 anstelle des jeweils aktuellen Ansteuerstroms ISsoll von 3a eine Ansteuerspannung UAsoll in Abhängigkeit einer Referenzansteuerspannung UAref. Diese Referenzansteuerspannung UAref stellt die Ansteuerspannung UAsoll bei einer vorgegebenen Anfangstemperatur TA, hier illustrativ 25 Grad Celsius, dar. Des Weiteren wird in der Leistungsbegrenzung 240 beim Überschreiten des Schwellwerts PEmax und/oder in der Unterspannungsbegrenzung 210 beim Unterschreiten des Schwellwerts UVmin, anstelle des Ansteuerstroms IS von 3a die Ansteuerspannung UA von 2b reduziert. Des Weiteren wird anstelle des Sollwerts des Ansteuerstroms ISsoll von 3a aus dem Sollwert der Ansteuerspannung UAsoll und den Sollwertänderungen der Leistungsund Unterspannungsbegrenzung 240, 210 ein Sollwert einer Amplitude der Ansteuerspannung UA0soll bestimmt, der die Ausgangsgröße der Messeinheit 13 darstellt und der digitalen Regelung 11 der Leistungselektronik 20 von 2b zugeführt wird.In contrast to the measuring unit formed according to the first embodiment 13 from 3a is in the measuring unit formed according to the second embodiment 13 for those in the facility 180 used reference operating frequency f Bref instead of the resonant frequency f R of 3a one at a predetermined initial temperature T A , here illustratively 25 degrees Celsius, present antiresonance frequency f A of the drive unit 7 from 2 B used. In addition, the device determines 190 instead of the respective current control current I Ssoll of 3a a drive voltage U Asoll as a function of a reference drive voltage U Aref . This reference drive voltage U Aref represents the drive voltage U Asoll at a predetermined initial temperature T A , here illustratively 25 degrees Celsius. Furthermore, in the power limitation 240 when the threshold value P Emax and / or in the undervoltage limitation is exceeded 210 when falling below the threshold U Vmin , instead of the drive current I S of 3a the drive voltage U A of 2 B reduced. Furthermore, instead of the set value of the drive current I Ssoll of 3a from the setpoint of the control voltage U Asoll and the setpoint changes the power and undervoltage limit 240 . 210 a desired value of an amplitude of the drive voltage U A0soll determines the output of the measuring unit 13 represents and digital regulation 11 the power electronics 20 from 2 B is supplied.
